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简介STP(生成树协议SpanningTreepProtocol)能够提供路径冗余，使用STP可以使两个终端中只有一条有效路径。
在实际的网络环境中，物理环路可以提高网络的可靠性，当一条线路断掉的时候，另一条链路仍然可以传输数据。
但是，在交换网络中，当交换机接收到一个未知目的地址的数据帧时，交换机的操作是将这个数据帧广播出去，这样，在存在物理的交换网络中，就会产生一个双向的广播环，甚至产生广播风暴，导致交换机死机。
如何既有物理冗余链路保证网络的可靠性，又能避免冗余环路所产生的广播风暴呢？STP协议是在逻辑上断开网络的环路，防止广播风暴的产生，而一旦正在用的线路出现故障，逻辑上被断开的线路又被连通，继续传输数据。
交换网络环路交换网络环路会带来3个问题：广播风暴、同一帧的多个拷贝和交换机CAM表不稳定。
交换网络环路的产生：PC1和PC2通过交换机相连。
网络初始状态时，PC1与PC2通信过程如下：1.在网络通信最初，PC1的ARP条目中没有PC2的MAC地址，PC1首先会向SW1发送一个ARP广播请求PC2的MAC地址；2.当SW1收到ARP的广播请求后，SW1会将广播帧从除接收端口之外的所有端口转发出去即会从F0/1和F0/2发出；3.SW2收到广播后，会将广播帧从F0/2和连接PC2的端口转发，同样SW3收到广播后，将其从F0/2端口转发；4.SW2收到SW3的广播后，将其从F0/1和连接PC2的端口转发，SW3收到SW2的广播后将其从F0/1端口转发；5.SW1分别从SW2、SW3收到广播帧，然后将从SW2收到的广播帧转发给SW3，而将从SW3收到的广播帧发给SW2。
SW1、SW2和SW3会将广播帧相互转发。
这时网络就形成了一个环路，而交换机并不知道，这将导致广播帧在这个环路中永远循环下去。
STP工作原理STP运行STA(生成树算法Spanning Tree Algorithm)。
STA算法很复杂，但是其过程可以归纳为以下三个步骤：1.选择根网桥(Root Bridge)；1>网桥ID最小。
快速生成树rstp配置实验总结快速生成树（Rapid Spanning Tree Protocol，RSTP）是一种用于构建以太网的冗余拓扑的协议。
它是IEEE 802.1w标准中定义的一种快速生成树协议，相对于传统的生成树协议STP（Spanning Tree Protocol），RSTP具有更快的收敛时间和更高的效率。
在进行RSTP配置实验之前，首先需要了解RSTP的基本原理和工作方式。
RSTP通过选择一个主端口和备用端口来构建快速生成树，主端口用于转发数据，备用端口则处于阻塞状态以备份主端口。
当主端口发生故障或链路出现变化时，备用端口会迅速切换为主端口，以保证网络的连通性和冗余。
RSTP通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来交换拓扑信息，并利用端口优先级和端口状态来选择主备端口。
在实际配置过程中，首先需要确保网络中的所有交换机都支持RSTP 协议。
然后，通过登录交换机的管理界面或命令行界面，进入交换机的配置模式。
接下来，按照以下步骤进行RSTP配置：1. 配置全局RSTP参数：设置全局RSTP参数，包括优先级、Hello 时间和最大转发延迟等。
优先级用于选择根交换机，Hello时间用于控制BPDU消息的发送频率，最大转发延迟用于控制端口状态的转换速度。
2. 配置端口RSTP参数：对每个端口进行RSTP参数的配置，包括端口优先级、端口类型和端口状态等。
端口优先级用于选择主备端口，端口类型可以设置为指定端口、非指定端口或备用端口，端口状态可以设置为指定端口、非指定端口、备用端口、阻塞端口或禁用端口。
3. 配置RSTP实例：将交换机的端口划分为多个RSTP实例，可以根据网络的需求进行相应的配置。
每个RSTP实例都有一个唯一的标识符，用于区分不同的实例。
4. 配置RSTP根交换机：选择一个交换机作为RSTP的根交换机，根交换机具有最高的优先级，负责控制整个网络的拓扑。
西安电子科技大学通信工程学院《宽带通信网实验指导书》ESR实验班级学生学号教师【实验目的】学习如何组建ESR环，了解ESR环的工作原理，掌握ESR环的配置方法。
（2课时）。
【预备知识】一、网络的可靠性和自愈功能如何在数据网络上实现最大的可用性和可靠性？这个问题一直是网络厂商所追求的目标。
网络自愈技术可以在数据网络出现故障后某段时间内自动检测并恢复网络正常运行。
与网络发生故障造成的损失相比，采用额外的设备或链路的开支往往是微不足道的。
以太网自愈技术就是在两个工作站之间原有活动路径上增加冗余，一旦活动路径上某个物理连接或交换机失效，可以自动切换使用新的链路替代故障链路，保证原有业务不会因此中断。
目前绝大部分的宽带应用是利用 TCP编程，应用系统和数据库系统可以自动地探知数据包的丢失、重组，但时延过长（比如10 秒）还是会造成连接的关闭，用户需要重新启动TCP的连接。
网络的中断意味着数据的丢失，对于重要的业务，比如金融或商务交易中，这是不能接受的。
面对日益增多的以太网应用，可靠性要求逐年提升。
如何实现以太网络的快速自愈，已经成为了当今网络建设中需要研究的一个重要部分。
1．生成树协议（STP）生成树协议（Spanning Tree Protocol），是一种链路管理协议，它在防止产生自循环的基础上提供路径冗余。
生成树协议提供发现网络物理环路的服务，该协议规定了创建无环回loop-free 逻辑拓扑结构的算法，提供了一个生成整个第二层网络的无环回的树型结构。
设备之间通过使用网桥协议数据单元（Bridge Protocol Data Unit，BPDU）交换各自状态信息。
生成树协议通过发送 BPDU 信息为交换网络配置根交换和根接口，并为每个交换网路区段（switched segment）配置根接口和指定接口。
生成树算法可以用来决定如何使用生成树协议，该算法的优点在于能够避免网桥环路，并确保在多路径情形下网桥能够选择一条最有效的路径。
生成树协议（Spanning Tree Protocol）目录1. STP（802.1D） (2)1.1 STP的基本概念 (2)1.2 BPDU格式及字段说明 (3)1.3 STP的端口状态及其迁移关系 (4)1.4 拓扑改变机制 (4)1.5 生成树运行过程 (6)2. RSTP（802.1W） (14)2.1 RSTP的端口角色和端口状态 (14)2.2 Proposal/Agreement Sequence (15)2.3 RSTP运行过程 (16)2.4 RSTP与STP的兼容性 (19)3. MSTP（802.1S） (21)3.1 MST区域、MST区域配置和区域边界 (22)3.2 MST实例和IST实例 (23)3.3 MST区域内部的运行和区域间的运行 (25)3.4 Hop Count和Boundary Ports (26)3.5 迁移策略 (27)4．总结 (27)5．参考文档 (27)摘要：本文档较为全面的阐述了生成树和快速生成树协议的基本概念和参数，对比了生成树和快速生成树在端口角色，拓扑改变的检测和通知机制，收敛的过程等，并通过实际使用交换机来分析生成树和快速生成树的运行过程。
对生成树和VLAN的关系作了简单的说明，并对多生成树协议的主要概念进行了简要的说明。
关键词：生成树（STP），拓扑改变（Top Change），快速生成树（RSTP），多生成树（MSTP），区域（Region），实例（Instance）1. STP（802.1D）生成树协议是一种二层管理协议，它通过有选择性地阻塞网络冗余链路来达到消除网络二层环路的目的，同时具备链路的备份功能。
生成树协议的基本思想是通过构造一棵自然树的方法达到裁剪冗余环路的目的，同时实现链路备份和路径最优化。
用于构造这棵树的算法叫做生成树算法SPA（Spanning Tree Algorithm）。
1.1 STP的基本概念桥ID（Bridge Identifier）：桥ID是桥的优先级（Bridge Priority）和其MAC地址的综合数值，其中桥的优先级（Bridge Priority）是一个可以设定的参数。
产品手册思科 220 系列智能交换机以经济实惠的价格构建简单、安全、智能的企业网络在当今快节奏的业务环境中，进行包括网络基础设施在内的 IT 投资时，企业经营者变得愈发挑剔。
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这些交换机具备有限终身保修服务，以低于完全管理型交换机的成本提供强大的功能组合。
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思科 220 系列交换机具有 PoE+ 支持和全面的安全和服务质量 (QoS) 功能，为在网络中添加企业级无线网提供了坚实的基础。
rstp 协议原理RSTP协议原理RSTP（Rapid Spanning Tree Protocol，快速生成树协议）是一种用于构建网络拓扑的协议，它是STP（Spanning Tree Protocol，生成树协议）的改进版本。
RSTP协议通过快速收敛的方式，提供了更快的网络恢复速度和更高的网络可靠性。
RSTP协议的主要原理是通过端口状态的变化来实现快速收敛。
在STP中，当网络拓扑发生变化时，需要等待一段时间（通常为30秒）才能完成重新计算生成树。
而RSTP协议引入了端口状态的概念，将端口分为指定端口（Designated Port）、根端口（Root Port）、非指定端口（Non-Designated Port）等几种状态，从而实现了更快的收敛。
RSTP协议的工作原理如下：1.选举根桥：网络中的所有交换机首先通过比较桥优先级和桥MAC 地址来选举出一个根桥。
选举规则是优先级越低、MAC地址越小的交换机越有可能成为根桥。
2.选举根端口：每个交换机都通过比较到达根桥的路径成本来选举根端口。
路径成本是根据链路带宽计算得出的，带宽越大，路径成本越低，优先级越高。
选举规则是路径成本越低的端口越有可能成为根端口。
3.选举指定端口：在每个交换机上，除了根端口外，还会选举出一个或多个指定端口。
指定端口是指与根桥相连的最短路径上的端口。
选举规则是路径成本越低的端口越有可能成为指定端口。
4.选举非指定端口：在每个交换机上，除了根端口和指定端口外，剩下的端口都被称为非指定端口。
非指定端口是指与根桥相连的非最短路径上的端口。
非指定端口的存在是为了避免网络出现环路。
5.端口状态转换：当网络中的拓扑发生变化时，RSTP协议会根据端口的状态进行相应的转换。
当一个端口的状态发生变化时，RSTP协议会通过发送BPDU（Bridge Protocol Data Unit）消息来通知其他交换机。
其他交换机收到BPDU消息后，会根据收到的信息更新自己的端口状态，从而实现快速收敛。
1.路由器的主要功能不包括速率适配子网协议转换七层协议转换报文分片与重组1、以下为广域网协议的有：Pppx.25Ethernet IIFreamRelayIEEE802.2/802.3；2、TraceQouter的功能是：用于检查网管是否正常用于检查网络连接是否可达用于分析网络在哪里出了问题；3、下面是基于TCP的协议有：pingTftptelnetftpospfsnmpwww4、解决路由环路问题的方法是：定义路由权的最大值（可以挽救但不可以避免）路由保持法水平分割路由器重启；5、与动态路由相比较，静态路由有哪些优点？带宽占用少简单路由器能自动发现拓扑变化路由器能自动计算新的路由；6、浮动静态路由的作用是？提供备份路由提供负载分担路径为业务提供可靠性保护保障出现故障时能尽快恢复业务为用户提供浮动的网关7、在VRRP的配置过程中，可命令行配置的有效优先级包括：1101002558、下面关于ospf的叙述正确的有：ospf是一种基于D-V算法的动态单播路由协议为了节省路由开销，在广播网络ospf以广播地址发送报文将自治系统划分为不同的区域之后，为了保证区域之间能够正常通讯，ospf定义了骨干区域，并规定骨干区域必须保持联通其他区域直接环绕在骨干区域周围一个广播网中priority最大的那台路由器不一定是DR；9、静态路由是否出现在路由表中取决于下一跳是否可达、即此路由的下一跳地址所处的网段对本路由是否可达？对10、默认情况下，vrrp组中的master何slave路由器每个1秒钟发送“keep alive”消息，判断组中其他成员是否存在。
错11、39系列和G系列交换机不支持NAT功能，错12、D类地址缺省子网掩码是255.255.255.240 错13、ospf协议生成的路由分为四类，按优先级从高到低顺序来说：区域内路由、区域间路由、第一类外部路由、第二类外部路由对14、在配置SuperVLAN和P-Vlan的时候，两者的相同点是用户所用的IP地址可以是同一网段的，不同点是SuperVLAN不能配置隔离用户之间的通信用户而P-VLAN可以实现。
介绍在802.1d 生成树（STP）标准中，认为网络失效后能够在1分钟左右恢复，这样的性能是足够的。
但是随着三层交换引入局域网环境，桥接开始与路由解决方案竞争，后者的开放最短路由协议（OSPF）和增强的内部网关路由协议（EIGRP）能在更短的时间提供备选的路径。
思科引入了Uplink Fast、Backbone Fast和Port Fast等功能来增强原始的802.1D标准以缩短桥接网络的收敛时间，但这些机制的不足之处在于它们是私有的，并且需要额外的配置。
快速生成树协议（RSTP；IEEE802.1w）可以看作是802.1D标准的发展而不是革命。
802.1D 的术语基本上保持相同，大部分参数也没有改变，这样熟悉802.1D的用户就能够快速的配置新协议。
在大多数情况下，不经任何配置RSTP的性能优于思科的私有扩展。
802.1w能够基于端口退回802.1D以便与早期的桥设备互通，但这会失去它所引入的好处。
新版的802.1D标准，IEEE802.1D-2004，合并了IEEE802.1t-2001 和IEEE802.1w标准。
本文提供了RSTP对先前的802.1D标准增强的内容。
Catalyst 交换机对RSTP的支持下表总结了Catalyst交换机对RSTP的支持和所需软件的最低版本。
新的端口状态和端口角色802.1D定义了四个不同的端口状态：1、Listening,2、Learning,3、Blocking4、Forwarding参见下面的表格以获得更多信息。
这些端口的状态，无论对于阻塞或转发流量，还是它在活动拓扑中的角色（Root端口，Desgnated端口等）来说，都是混杂的。
比如，从操作的观点来看，Blocking和Listening 状态的端口没有区别，它们都丢弃帧，也不学习MAC地址。
真正的不同在于生成树给予它们的角色。
我们可以安全的确定，Listening状态是Designated端口或Root端口在转变成Forwarding状态的过程中。
不幸的是，一旦成为Forwarding状态，我们无法从端口状态推断该端口是Root还是Designated角色。
这一点说明这个基于状态的术语的失败。
RSTP通过分离端口的角色和状态来陈述这个主题。
端口状态（Port State）RSTP中只留下了三个端口状态，它们对应着三个可能的操作状态。
802.1D中的Disabled, Blocking 和Listening状态在802.1w中合并为同一个Discarding状态。
端口角色（Port Roles）现在，角色成为赋予端口的一个变量。
root端口和Designated端口这两种角色仍然保留，然而Blocking端口角色被分成了Backup和Alternate角色。
生成树算法（STA）根据桥协议数据单元（BPDUs）决定端口角色。
简单起见，关于BPDU需要记住，总有一个方法可以用来比较它们(BPDUs)并决定哪一个是最优的，这个比较方法可以是基于存于BPDU中的变量来比较的，偶尔也可以基于接收到它们的端口上来比较哪个BPDU是最优的。
考虑到这种情况，以下的段落用实践的方式来解释端口角色。
Root端口角色在网桥设备上接收最优BPDU的端口是Root端口：它是按照术语路径开销（path cost）来计算的距离根网桥最近的端口。
生成树算法（STA）在整个桥接网络中选择一个根桥（如在每个VLAN里），根网桥发送的BPDU比其他桥设备更有用。
根网桥是在桥接网络中唯一没有Root端口的设备，所有其他的网桥都至少在一个端口上接收BPDU。
Designated 端口角色如果一个端口在向它所连接的网段上发送最优BPDU，该端口就是一个Designated端口。
802.1D桥接设备把不同的网段（segments），比如以太网段，连接在一起来产生一个桥接域。
在一个给定的网段中，理论上只允许存在有一条通往根桥的路径。
如果有两条的话，说明该网络中存在环路。
连在同一网段的所有桥接设备（比如交换机）都互相侦听其他设备发送的BPDU，并最终一致同意将发送最优BPDU的网桥作为该网段的指定网桥，而该指定网桥上用来发送BPDU的端口就是Desinated端口。
Alternate和Backup端口角色这两个端口角色对应于802.1D的Blocking状态。
阻塞的端口被定义为非Designated和Root 的端口。
阻塞的端口接收到的BPDU优于其发送的BPDU。
记住，一个端口绝对需要接收BPUD 以便保持阻塞。
为此，RSTP引入了两个角色。
Alternate端口由于从其他网桥上收到更优的BPDU而被阻塞，如下图所示：网桥A的端口由于从网桥B上收到更优的BPDU而被阻塞，这种区别其实在802.1D中已经做了区分，这也正是思科UplinkFast功能的本质。
基本原理在于Alternate端口提供了一个到根网桥的备选路径，以便在原Root端口失效可以替代成为Root端口。
如下图中，在A的R端口失效的情况下，替代端口将为A提供一个到根网桥的备选路径Backup端口由于收到自身其他端口上更优的BPDU而被阻塞，如下图所示：网桥B的端口由于从自身的另一个端口上收到更优的BPDU而被阻塞，Backup端口提供了到达同一网段的备选路径，但不能保证到根网桥的备用连接。
因此，它不包括在Uplink的组中。
如上图中，在B的D端口失效的情况下，备用端口将为B提供到达AB间网段的备选路径，但并不为B 提供到达根桥的备用路径同样，RSTP用和802.1D同样的标准来计算生成树最终的拓扑，网桥和端口优先级的使用也没有丝毫改变，在思科的实现中，Discarding状态被称作Blocking，CatOS release 7.1及其后版本仍然显示Listening和Learning状态，这就比IEEE标准提供了更多的有关端口的信息。
然而，这新功能会使协议定义的端口角色和它当前状态存在不一致的情况。
比如，现在一个端口同时既是Designated又是Blocking是完全合法的，然而，这种情况只发生在很短的时间内，只是表示该端口正在向Designated forwarding状态转变。
新的BPDU格式RSTP的BPDU引入了很少改变。
在802.1D中仅仅定义了两个标志：拓扑改变（TC）和TC确认（TCA）。
然而，如今RSTP用来剩余的所有6位，用来完成以下工作：1、编码产生该BPDU的端口的角色和状态2、执行Proposal/Agreement机制另外一个重大改变是，新的BPDU目前使用类型2和版本2，这也就意味着传统生成树协议将无法识别新的BPDU格式并且丢弃，这个属性使得运行快速生成树（802.1W）的网桥能够容易的检测到有没有运行标准生成树（802.1D）的网桥与其相连新BPDU的处理机制BPDU在每个Hello-time发送BPDU在每个Hello-time时间间隔都会发送，而不再仅仅转发（relay）。
在802.1D中，非根网桥只有在其Root端口收到BPDU时，才产生BPDU，也就是说，事实上网桥只是转发（relay）BPDU，而不是生成BPUD。
在802.1w中不再是这样，网桥在每一个<hello-time>（默认2秒）都会发送包含自己当前信息的BPDU，即便自己没有收到根网桥的BPDU。
信息的快速老化一个端口如果连续三次没有收到hello，协议信息就会立即老化（或者如果max_age过期）。
由于上面提到的协议修改，BPUD可以用作网桥之间的keep-alive机制。
如果一个网桥连续没有收到三个BPDU，它就会认为自己已经和其直连的Root或Designated网桥失去连接。
信息的快速老化可以快速的检测链路故障，如果一个网桥不能从其相邻的设备收到BPDU，它们之间的连接无疑已经断开了。
这和802.1D是不同的，这种问题在802.1D中可能发生在通往根网桥的路径中的任何地方。
注：物理链路的失效能够更快的探测出来。
接收次优BPDU这个概念是BackboneFast（Cisco）的核心。
IEEE 802.1w委员会决定在RSTP中引入类似的机制。
当网桥从它的Designated或Root网桥收到次优的BPUD，它会立即接受它并替换掉先前存储的信息。
由于网桥C仍然知道根（Root）网桥是有效的和正常的，它立即向网桥B发送一个包含根网桥信息的BPDU。
因此，网桥B不再发送它自己的BPDU，并接受连接到网桥C的端口为Root 端口。
快速转变为Forwarding状态快速转变是802.1w引入的最重要的功能。
先前的STA（快速生成树算法）在把一个端口转变成Forwarding状态前，只是被动的等待网络收敛。
要想获得较快的收敛只能调整保守的默认参数（Forward Delay和Max_age定时器），但是这样子做往往造成网络的稳定性问题。
新的快速STP能够主动的确定端口能够安全的转变成Forwarding状态，而无需依赖任何定时器。
现在，在RSTP兼容的设备中有了一个真正的反馈机制。
为了在端口上获得快速收敛，协议依靠两个新的变量：边缘端口（edge port）和链路类型（link type）。
边缘端口边缘端口的概念思科生成树用户早已熟知，因为它和PortFast功能紧密相关。
在网络中，所有和终端用户直连的端口不会产生环路。
因此，边缘端口可以略去Listening和Learning阶段而直接转变为Forwarding状态。
当链路断开或连上时，边缘端口和开启了PortFast功能的端口都不会引起拓扑改变。
与PortFast端口不同的是，边缘端口一旦收到一个BPDU，它就会立即失去边缘端口的属性而成为一个正常的生成树端口。
从这一点来看，边缘端口有一个用户配置值和一个操作值。
思科在实现中保留了PortFast关键字用于边缘端口的配置，这使用户易于转变到RSTP。
链路类型RSTP只能在边缘端口和点对点链路上实现快速的转换为Forwarding状态。
链路类型是从端口的双工模式（duplex mode）自动获取的。
默认时，操作在全双工模式的端口被认为是点对点的，而操作在半双工模式的端口被认为是共享端口。
这自动设置的链路类型能被显式的配置所覆盖。
在当今的交换网络中，大多数的链路都是工作在全双工模式，RSTP会认为它们是点对点链路。
因此，它们可以快速的转换为Forwarding状态。
802.1D的收敛下面的图演示了当一个新的链路新加入桥网络时，802.1D的处理过程：Root和交换机A中新加入的端口立即进入Listening状态，阻塞流量。
从根开始的BPDU开始通过A传播在这种情景下，根桥和A之间的链路刚刚加入。
假设之前桥A和根桥已经存在一条非直连路径（图中通过C-D）。
